НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить свойства волноводного направленного ответвителя и определить его параметры. Применить направленный ответвитель для измерения мощности СВЧ поля, поглощаемого нагрузкой.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Простейшим направленным ответвителем (НО) является узкополосный НО. Он выполняется следующим образом. Два волновода, основной и ответвляющий, имеют общую стенку с двумя отверстиями связи (рис.2.1).
Отверстия связи малы по сравнению с длиной волны в волноводе L и располагаются на расстоянии L/4. Проанализируем работу направленного ответвителя по схеме рис. 2.2.
Пусть два волноводных отрезка имеют общую стенку с двумя отверстиями связи, центры которых находятся в точках "с" и "b". Слева по основному волноводу распространяется прямая волна типа Н10 с мощностью P1+. Второй волновод, в который следует ответвить часть мощности, слева имеет согласованную нагрузку Zн2=Z0, где Z0 – волновое сопротивление волновода. Прямая волна P1+ возбуждает через отверстия связи волны в ответвляющем волноводе. Вправо в ответвляющем волноводе будет распространяться волна, сформировавшаяся из волн, направляющихся по путям «acd» и «аbd». Поскольку расстояния, проходимые этими волнами, одинаковы, то они складываются в фазе.
Влево, в ответвляющем волноводе, (к нагрузке Zн2) волны распространяются по путям "aсе" и "аbе" и имеют разность хода в половину длины волны L/2=(L/4+L/4), т.е. находятся в противофазе, и энергия волны не распространяется в этом направлении.
При произвольной нагрузке Zн1 в основном волноводе формируется обратная волна с мощностью P1–. Части отраженной волны, пришедшие из основного волновода по путям «fce» и «fbe», сложатся в фазе в ответвляющем волноводе и поглотятся в поглощающей нагрузке Zн2.
Таким образом, в ответвляющем волноводе прямая волна с мощностью P2+ и обратная волна с мощностью P2– разделены.
При Zн1=Z0 значение P2+ пропорционально мощности P1+.
Если перевернуть ответвляющий волновод так, как показано на рис. 2.2.б, то можно выделить часть мощности отраженной волны P2–, пропорциональную P1–.
Таким образом, используя два направленных ответвителя, включённых в противоположных направлениях, можно измерить значения P2+ и P2– и рассчитать значение модуля коэффициента отражения Г из формулы
Г2= P2–/P2+. (2.1)
Если имеется один направленный ответвитель, то значения P2+ и P2– можно измерить при поочерёдном включении направленного ответвителя в прямом и обратном направлениях.
Мощность, поступающая в нагрузку, на выходе направленного ответвителя (рис.2.3) определяется выражением
Рн = Рпад – Ротр = Рпад(1 – Ротр/Рпад) = Рпад(1-Г2) = P1+(1-Г2). (2.2)
Узкополосность направленного ответвителя следует из фиксированного расстояния в четверть длины волны между отверстиями связи. При изменении длины волны в ответвляющем волноводе волны у нагрузки Zн2 полностью не компенсируются (сдвиг фаз не равен 1800), что наблюдается также и при неточном изготовлении направленного ответвителя.
Увеличение числа отверстий улучшает диапазонную характеристику направленного ответвителя.
Основными параметрами направленного ответвителя являются переходное ослабление и направленность.
Переходное ослабление Lпер, измеряемое в децибелах, определяется по формуле
Lпер=10lg(P1+/P2+), (2.3)
где P1+ - мощность волны, распространяющейся в прямом направлении по основному волноводу;
P2+ - мощность, ответвляемая во второй волновод в том же направлении.
Направленность Lнапр, измеряемая в децибелах, определяется по формуле
Lнапр=10lg(P2+/ P2–), (2.4)
где P2+ - мощность, ответвленная в прямом направлении;
P2– - мощность, ответвленная в обратном направлении.
Даже для хороших ответвителей Lнапр не превышает 40 дБ, что определяется неидеальным исполнением направленного ответвителя, в частности, неточным расположением отверстий связи и неидентичностью этих отверстий.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ
3.1. Исследовать направленный ответвитель: ознакомиться с устройством и областью применения; измерить переходное ослабление и направленность.
3.2. Измерить мощность СВЧ поля, поглощаемую нагрузкой, с помощью направленного ответвителя.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|